SK286467B6 - Nárazová podložka odlievacej panvy - Google Patents

Abstract

Nárazová podložka (1) odlievacej panvy zo žiaruvzdorného materiálu sa skladá zo základne (3), ktorej nárazový povrch (5) pri používaní smeruje nahor a prúdi naň roztavený kov, ktorý sa leje na nárazovú podložku, a zo steny (7), ktorá aspoň na časti obvodu tohto povrchu tiež smeruje nahor. Na stene je tiež previs (9), ktorý prečnieva cez obvodovú časť (11) nárazového povrchu (5); pričom tento previs (9) má niekoľko výčnelkov (13), ktoré prečnievajú z nárazového povrchu (5) ďalej ako zvyšná časť previsu (9).

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka spracovania roztaveného kovu, predovšetkým ocele. Vynález sa týka najmä nárazovej podložky odlievacej panvy, t. j. predmetu zo žiaruvzdorného materiálu, ktorý sa vkladá na dno odlievacej panvy a dopadá naň prúd roztaveného kovu, ktorý sa do odlievacej panvy nalieva z lejacej panvy. Tento vynález je užitočný najmä pri kontinuálnom odlievaní ocele.

Doterajší stav techniky

Medzinárodná patentová prihláška č. WO 96/14951 (FOSECO) uvádza nárazovú podložku odlievacej panvy, ktorej teleso zo žiaruvzdorného materiálu je schopné zniesť kontakt s roztaveným kovom v odlievacej panve. Nárazová podložka odlievacej panvy má základňu s nárazovým povrchom, vonkajšiu bočnú stenu, ktorá smeruje z nárazového povrchu kolmo nahor, a horný povrch, spojený s bočnou stenou, ktorý určuje otvor v tomto povrchu. Horný povrch má hornú kruhovú časť, ktorá je v podstate rovnobežná s nárazovým povrchom; medzi bočnou stenou a nárazovým povrchom a medzi bočnou stenou a vnútornou kruhovou časťou horného povrchu je takmer pravouhlý roh. Táto nárazová podložka zabezpečuje, že roztavená oceľ zostane dlhšie v odlievacej panve, čo je dôležité na zabezpečenie, aby nežiaduce vtrúseniny mali dosť času vyplávať na hladinu ocele a bolo možné ich odstrániť.

Medzinárodná patentová prihláška č. WO 97/3779 (FOSECO) uvádza nárazovú podložku odlievacej panvy, ktorej teleso zo žiaruvzdorného materiálu je schopné zniesť kontakt s roztaveným kovom v odlievacej panve. Nárazová podložka odlievacej panvy má základňu s nárazovým povrchom, vonkajšiu bočnú stenu, ktorá smeruje z nárazového povrchu kolmo nahor a okolo základne tak, že ju celkom obkolesuje. Kruhová časť telesa spojená s bočnou stenou tvorí horný povrch, v podstate rovnobežný s nárazovým povrchom, a určuje otvor, do ktorého sa nalieva roztavený kov, dolný povrch časti s kruhovým povrchom a vnútornú stranu bočnej steny, čím sa definuje odsadenie so zárezom, ktoré prečnieva okolo celého nárazového povrchu a nad ním. Časť horného povrchu je položená nižšie ako jeho zvyšok, a vybratie má pod časťou horného povrchu menší prierez ako zvyšok vybratia. Táto nárazová podložka je užitočná najmä na zlepšenie charakteristiky prúdenia v podlhovastých odlievacích panvách, do ktorých sa roztavená oceľ nalieva na konci odlievacej panvy a otvor alebo otvory na vytekanie ocele sú na opačnom konci odlievacej panvy. Nárazová podložka je orientovaná tak, aby časť so zníženou časťou bočnej steny susedila s koncovou stenou v mieste, kde sa nalieva roztavená oceľ, aby oceľ odstrekujúca z podložky odtekala na túto stranu steny. Výrazne sa tým znižuje turbulencia v odlievacej panve, celkovo sa zlepšujú cesty prúdenia a výsledkom je získanie čistejšieho kovu.

Je pozitívne, že proces konštrukcie novej nárazovej podložky odlievacej panvy, ktorá spĺňa osobitné vopred stanovené kritériá, je mimoriadne zložitý, nakoľko zmena jedného aspektu konštrukcie nárazovej podložky má vo všeobecnosti nepredvídateľný vplyv na dynamiku prúdenia v celom systéme odlievacej panvy. Autori tohto vynálezu si uvedomili potrebu novej nárazovej podložky odlievacej panvy, v ktorej by roztavený kov, ktorý sa odráža od nárazového povrchu, smeroval v podstate symetricky pozdĺž pozdĺžnej osi odlievacej panvy. Má to veľký význam, napríklad pri odlievacích panvách, ktoré majú otvor alebo otvory na vytekanie ocele na pozdĺžnej osi, alebo ktoré majú dva alebo viac otvorov umiestnených symetricky podľa pozdĺžnej osi. Okrem toho je bežné, že prichádzajúci prúd roztaveného kovu („prúd z lejacej panvy“) nie je vycentrovaný, t. j. nedopadá na pozdĺžnu os odlievacej panvy. Obyčajne k tomu dochádza preto, že kryt lejacej panvy (rúrka, cez ktorú prichádzajúci kov prúdi z lejacej panvy do odlievacej panvy) sa zvyčajne pohybuje spolu s posuvným ventilom, ktorým sa ovláda prúdenie kovu z lejacej panvy, a nakoľko tento ventil býva len čiastočne otvorený, aby sa obmedzil prietok, býva kryt lejacej panvy vzhľadom na odlievaciu panvu často nevycentrovaný.

Podstata vynálezu

Podľa prvého aspektu predloženého vynálezu sa tento vynález týka podložky odlievacej panvy zo žiaruvzdorného materiálu, ktorá má základňu s nárazovým povrchom; tento pri používaní smeruje nahor a prúdi naň roztavený kov, ktorý sa nalieva na nárazovú podložku. Ďalej má stenu, ktorá aspoň na časti obvodu tohto povrchu smeruje nahor; táto stena má previs, vyčnievajúci cez obvodovú časť nárazového povrchu, na ktorom je niekoľko výčnelkov, siahajúcich ďalej nad nárazový povrch, ako zvyšok tohto previsu.

Stena prečnieva nad celým obvodom nárazového povrchu a úplne ho uzatvára (obkolesuje).

Podľa druhého aspektu tohto vynálezu ide o odlievaciu panvu s nárazovou podložkou podľa prvého aspektu. Odlievacia panva má podlhovastý tvar (t. j. v pôdoryse), a na každej pozdĺžnej strane má výstupné otvory; pri prevádzke je prichádzajúci prúd roztaveného kovu, a teda aj nárazová podložka, umiestnená v podstate v pozdĺžnom strede odlievacej panvy. Odlievacia panva obsahuje po šírke aspoň jednu priehradku me dzi nárazovou podložkou a výstupným otvorom. Na hornom povrchu tejto priehradky je stredná časť (t. j. stredná vzhľadom na pozdĺžnu os odlievacej panvy) nižšia ako obvodové časti na jej obidvoch stranách. Napomáha to smerovaniu roztaveného kovu na pozdĺžnu os odlievacej panvy.

Autori tohto vynálezu zistili, že niekoľko výstupkov, prečnievajúcich ďalej nad nárazový povrch ako zvyšná časť previsu obvodovej steny, spôsobuje, že roztavený kov odrážajúci sa od nárazového povrchu smeruje v podstate do stredu nárazovej podložky. Výsledkom býva v podstate symetrický prúd roztaveného kovu z nárazovej podložky, aj keď je kov, ktorý tečie na podložku a na nárazový povrch „nevycentrovaný“, t. j. nedopadá presne na stred podložky. Takýto v podstate symetrický prúd z nárazovej podložky spôsobuje symetrický prúd v celej odlievacej panve, čo má za následok zníženie výskytu takzvaných „mŕtvych miest“, na ktorých je prietok roztaveného kovu pomerne slabý (dochádza k slabej obnove čerstvého kovu a kov môže stuhnúť), a zlepšenie konzistencie času zotrvania roztaveného kovu v odlievacej panve.

Nárazový povrch podložky má aspoň dva rohy (napr. 4 rohy), nad ktoré prečnieva príslušný výčnelok. Aspoň jeden z týchto rohov, najlepšie všetky môžu byť vytvorené na súbehu v podstate rovných strán nárazového povrchu. Ešte lepšie je, keď má nárazový povrch tvar mnohouholníka, najlepšie štvoruholníka, a to obdĺžnika alebo štvorca. Nad každý roh mnohouholníkového nárazového povrchu prečnieva výčnelok. Okrem toho môže aspoň jeden výčnelok (prípadne dva alebo viac) prečnievať po väčšej časti dĺžky príslušnej strany nárazového povrchu alebo po jej celej dĺžke.

V niektorých variantoch je vzdialenosť, o ktorú previs medzi dvoma výčnelkami prečnieva nad nárazový povrch takmer, po celej jeho dĺžke v podstate rovnaká. Previs medzi dvoma výčnelkami môže byť aspoň na väčšine svojej dĺžky rovný. Okrem toho môže byť vzdialenosť, o ktorú previs vyčnieva nad nárazový povrch, takmer po celej dĺžke nerovnomerná, napr. jeden alebo viac týchto previsov medzi dvoma výčnelkami môže mať zakrivený pôdorys - napríklad tak, že jeden alebo viac previsov prečnieva v strede ďalej nad nárazový povrch ako na okrajoch, alebo prečnieva na koncoch ďalej ako v strede. Je pozitívne, že tvar a veľkosť jednotlivých previsov medzi výčnelkami, ako aj veľkosť a tvar jednotlivých výčnelkov, sa môžu podľa jednotlivých okolností meniť, napr. v závislosti od tvaru či veľkosti odlievacej panvy, prípadne od stupňa nevycentrovanosti prichádzajúceho prúdu či podľa akejkoľvek inej požiadavky používateľa.

Maximálna vzdialenosť, o ktorú jeden alebo všetky výčnelky nárazovej podložky prečnievajú nad nárazový povrch, je optimálne aspoň 110 %, ešte lepšie aspoň 120 %, či ešte lepšie aspoň 140 %, špeciálne aspoň 150 % maximálnej vzdialenosti, o ktorú zvyšok previsu prečnieva nad nárazový povrch. Jeden alebo všetky výčnelky nárazovej podložky prečnievajú nad nárazový povrch maximálne o vzdialenosť do 600 %, lepšie do 500 %, špeciálne do 450 % maximálnej vzdialenosti, o ktorú zvyšok previsu prečnieva nad nárazový povrch.

Výška previsu nad nárazovým povrchom môže byť po celej dĺžke nerovnomerná. Pri variantoch tohto vynálezu, ktoré majú aspoň tri výčnelky, je výška previsu prečnievajúca medzi dvoma takýmito výčnelkami iná ako výška previsu prečnievajúca nad jeden z dvoch výčnelkov a nad ďalší výčnelok, alebo medzi dvoma inými výčnelkami.

Aspoň jedna časť previsu, ktorá je nižšia ako časť ďalšej časti, môže vyčnievať o väčšiu vzdialenosť nad nárazový povrch ako druhá, vyššia časť previsu. Zistilo sa, že toto spôsobuje odraz roztaveného kovu od nárazového povrchu a náraz na takéto nižšie previsy, takže je nasmerovaný nazad do stredu nárazovej podložky šikmejšie ako kov, ktorý dopadá na vyššie previsy. Toto zasa spôsobuje, že kov symetricky odteká z nárazovej podložky. (Z uvedeného vysvetlenia pôsobenia jednotlivých aspektov tohto vynálezu nemožno však vyvodzovať akékoľvek obmedzenie jeho interpretácie.)

V niektorých variantoch je na obvodovej časti nárazového povrchu žľab, ktorý siaha najmenej okolo časti strednej oblasti nárazového povrchu. Pri variantoch, kde má nárazový povrch rohy, je lepšie, keď je tento žľab v rohoch širší. Napríklad tvar žľabu (v pôdoryse) môže v podstate odrážať (kopírovať) tvar previsu steny.

Nasleduje opis tohto vynálezu pomocou príkladu a s odvolaním sa na nasledovné priložené obrázky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1. Izometrické premietnutie nárazovej podložky odlievacej panvy podľa tohto vynálezu.

Obr. 2. Izometrické premietnutie pozdĺžneho prierezu nárazovej podložky odlievacej panvy, uvedenej na obr. 1.

Obr. 3. Schéma asymetrického toku roztaveného kovu v podlhovastej odlievacej panve z nevycentrovaného krytu lejacej panvy.

Obr. 4. Schéma symetrického toku roztaveného kovu v podlhovastej odlievacej panve z nevycentrovaného krytu lejacej panvy s použitím nárazovej podložky a nových priehradiek podľa tohto vynálezu.

Obr. 5. Schéma priehradky uvedenej na obr. 4.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je nárazová podložka odlievacej panvy 1 podľa predloženého vynálezu, ktorá sa skladá zo základne 3 s nárazovým povrchom 5, ktorý v prevádzke smeruje nahor a prúdi naň roztavený kov, ktorý sa leje na nárazovú podložku, a zo steny 7, ktorá vyčnieva zo základne smerom nahor po obvode nárazového povrchu; na stene je previs 9, ktorý prečnieva nad obvodovú časť 11 nárazového povrchu, a na ktorom je niekoľko výčnelkov 13, ktoré vyčnievajú ďalej nad nárazový povrch ako zvyšná časť previsu.

Nárazová podložka 1 má pravouhlý pôdorys - základňa 3 a nárazový povrch 5 majú pravouhlý tvar. Na každom rohu štvorhrannej podložky je umiestnený jeden výčnelok 13. Na dlhších stranách štvorhrannej podložky, medzi výčnelkami 13, je previs 9a pomerne malý, a je v podstate rovný a rovnomerný. Na kratších stranách podložky, medzi výčnelkami 13, je previs 9b pomerne veľký, a v pôdoryse je zakrivený. Okrem toho sú previsy 9b nižšie nad nárazovým povrchom ako previsy 9a.

Na obvodovej časti 11 nárazového povrchu je žľab, ktorý svojím tvarom v podstate odráža (kopíruje) tvar celého previsu (9a, 9b, 13).

Na obr. 2 je pozdĺžny prierez nárazovej podložky z obr. 1. Rozsah previsu 9b je jasne viditeľný, nakoľko ide o hĺbku žľabu. Je tiež jasné, že kratšie steny 7b sú kolmé na nárazový povrch 5, a previsy 9b sú kolmé na steny 7b. Dlhšie steny 7a sú však naklonené smerom ku kolmici, t. j. majú vnútorný sklon od nárazového povrchu k previsom 9a.

Na obr. 3 je schéma asymetrického toku roztaveného kovu v podlhovastej odlievacej panve z nevycentrovaného krytu lejacej panvy. V častiach a) až c) je uvedený pôdorys odlievacej panvy, prichádzajúci prúd roztaveného kovu z lejacej panvy je znázornený krúžkom v strede dĺžky odlievacej panvy, ktorý je v priečnom smere mimo stredu (nie je vycentrovaný), teda je bližšie k jednej pozdĺžnej bočnej stene odlievacej panvy ako k druhej. Odlievacia panva má ďalej na každej pozdĺžnej strane dve priehradky 15, v ktorých sú otvory na prietok roztaveného kovu, a na každom konci výstupy označené krúžkom.

Šípky znázorňujú dráhu toku roztaveného kovu; na obr. 3a sú uvedené počiatočné dráhy toku kovu, ktorý prúdi do odlievacej panvy. (Podľa bežnej praxe je odlievacia panva už plná roztaveného kovu, ktorý cez ňu preteká - uvedené dráhy znázorňujú len prevládajúce dráhy toku v rôznych vzdialenostiach od odlievacej panvy.) Už v tomto počiatočnom štádiu vidno, že nakoľko prúd z lejacej panvy nie je vycentrovaný, je tok asymetrický vzhľadom na pozdĺžnu os odlievacej panvy. Na obr. 3b začína roztavený kov prúdiť cez priehradky, a asymetria dráh toku je zrejmejšia. Na obr. 3c dosiahol roztavený kov výstupné otvory. Číslom 17 sú označené tzv. „mŕtve zóny“, kde je pri takomto ustálenom stave tok roztaveného kovu slabý alebo nulový. Prítomnosť mŕtvych zón v odlievacej panve je dôležitým problémom, pretože v týchto miestach roztavený kov chladne a mohol by začať tuhnúť; spôsobujú tiež zmeny zloženia kovu, ktorý vyteká z odlievacej panvy.

Na obr. 4 vidíme, ako sa dráhy toku roztaveného kovu menia pri použití nárazovej podložky 1, ktorá je predmetom predloženého vynálezu. Na obr. 4 sú priehradky 19 v odlievacej panve umiestnené bližšie k výstupným otvorom ako na obr. 3. Tieto priehradky majú na hornom povrchu strednú časť 21, ktorá je nižšia ako obvodové časti 23 na jednotlivých stranách tohto povrchu.

Podobne ako na obr. 3 nie je prichádzajúci prúd roztaveného kovu z lejacej panvy na obr. 4 vycentrovaný; tentoraz však prítomnosť odrazovej podložky podľa tohto vynálezu spôsobuje, že dráhy toku roztaveného kovu sú symetrickejšie. V čase, keď roztavený kov dosiahol výstupné otvory, sú dráhy v podstate symetrické a nevyskytujú sa žiadne mŕtve zóny.

Na obr. 5 je nárys a prierez priehradky 19 (na obr. 4 je uvedená len jej schéma). Spodný povrch 25 a bočné povrchy 27 tejto priehradky sú tvarované tak, aby presne zapadla na šírku odlievacej panvy. Na hornom povrchu priehradky je stredná časť nižšia ako obvodové časti 23 na každej strane. Výsledkom je, že roztavený kov prúdiaci priehradkou je v odlievacej panve nasmerovaný v podstate axiálne. Nárazová podložka teda spôsobuje symetrický resp. axiálny tok roztaveného kovu v odlievacej panve. V priehradke je niekoľko otvorov 29, cez ktoré môže roztavený kov pretekať popri prúdení ponad priehradku. Otvory 29 sú naklonené smerom nahor v smere toku roztaveného kovu, aby kov pretekajúci cez ne smeroval nahor. Uhol naklonenia týchto otvorov by mal byť pri dolných otvoroch väčší a smerom nahor by sa mal zmenšovať. Ako vidno na obrázku, najnižšie otvory majú uhol naklonenia 40°, ktorý sa zmenšuje na 30° a ďalej smerom hore až na 20°. Uvedené rozmery sú v milimetroch.

Claims (18)

1. Nárazová podložka odlievacej panvy zo žiaruvzdorného materiálu, skladajúca sa zo základne (3), ktorej nárazový povrch (5) pri používaní smeruje nahor a prúdi naň roztavený kov, ktorý sa leje na nárazovú podložku, a zo steny (7), ktorá aspoň na časti obvodu tohto povrchu tiež smeruje nahor, na stene (7) je tiež previs (9), ktorý prečnieva cez obvodovú časť (11) nárazového povrchu (5), vyznačujúca sa t ý m, že previs (9) má niekoľko výčnelkov (13), ktoré prečnievajú z nárazového povrchu (5) ďalej ako zvyšná časť previsu (9).

2. Nárazová podložka podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že nárazový povrch (5) má aspoň dva rohy, nad ktoré prečnieva príslušný výčnelok (13).

3. Nárazová podložka podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že aspoň jeden roh je tvorený na súbehu v podstate rovných strán nárazového povrchu (5).

4. Nárazová podložka podľa nároku 2 alebo 3, vyznačujúca sa tým, že nárazový povrch (5) má v podstate tvar mnohoulníka.

5. Nárazová podložka podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že nárazový povrch (5) má v podstate tvar štvoruholníka, najlepšie obdĺžnika alebo štvorca.

6. Nárazová podložka podľa nároku 4a 5, vyznačujúca sa tým, že nad každý roh mnohouholníkového nárazového povrchu (5) prečnieva výčnelok (13).

7. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z uvedených nárokov, vyznačujúca sa tým, že vzdialenosť, o ktorú previs (9) medzi dvoma takýmito výčnelkami (14) prečnieva nad nárazový povrch (5), je v podstate rovnomerná po takmer celej dĺžke.

8. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z uvedených nárokov, vyznačujúca sa tým, že previs (9a) medzi takýmito dvoma výčnelkami (13) je aspoň na väčšine dĺžky v podstate rovný.

9. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že vzdialenosť, o ktorú previs (9a) medzi takýmito dvoma výčnelkami (13) prečnieva nad nárazový povrch (5), je po takmer celej dĺžke v podstate nerovnomerná.

10. Nárazová podložka podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že jeden alebo viac previsov (9a) medzi dvoma výčnelkami (13) má zakrivený pôdorys.

11. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z uvedených nárokov, vyznačujúca sa tým, že maximálna vzdialenosť, o ktorú výčnelok alebo výčnelky (13) prečnievajú nad nárazový povrch (5), je aspoň 110% maximálnej vzdialenosti, o ktorú zvyšok previsu (9) prečnieva nad nárazový povrch (5).

12. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa t ý m , že maximálna vzdialenosť, o ktorú výčnelok alebo výčnelky (13) prečnievajú nad nárazový povrch (5), nie je viac ako 600 % maximálnej vzdialenosti, o ktorú zvyšok previsu (9) prečnieva nad nárazový povrch (5).

13. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek z uvedených nárokov, vyznačujúca sa tým, že výška previsu (9) nad nárazovým povrchom (5) nie je po celej dĺžke rovnomerná.

14. Nárazová podložka podľa nároku 13, vyznačujúca sa tým, že má aspoň tri uvedené výčnelky (13), a pri ktorej sa výška previsu (9a) medzi dvoma výčnelkami (13) líši od výšky previsu medzi jedným z týchto dvoch výčnelkov (13) a ďalším výčnelkom, alebo medzi inými dvoma výčnelkami (13).

15. Nárazová podložka podľa nároku 13 alebo 14, vyznačujúca sa tým, že aspoň jedna časť previsu (9b), ktorá je nižšia ako jeho druhá časť previsu (9a), prečnieva nad nárazový povrch (5) o väčšiu vzdialenosť ako druhá, vyššia časť tohto previsu.

16. Nárazová podložka podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa t ý m , že obvodová časť nárazového povrchu (5) obsahuje žľab, ktorý vedie aspoň okolo časti strednej oblasti nárazového povrchu (5).

17. Odlievacia panva obsahujúca nárazovú podložku, vyznačujúca sa tým, že nárazová podložka (1) je uskutočnená podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku.

18. Odlievacia panva podľa nároku 17, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje jednu alebo viac priehradiek (15) po šírke, ktoré majú horný povrch so strednou časťou (21) nižšou ako rovinné obvodové časti (23) na jej stranách.